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高效低溫等離子體消殺滅菌技術及機理研究方面取得進展
2022年10月12日 13:21:52
來源：化工儀器網 作者：羊舌木 點擊量：4393
該研究提供了一種高效利用低溫等離子體聯合等離子體活化水來提高真菌微生物殺滅效率的方法。
【化工儀器網 項目成果】等離子體在我們的眼中是一個十分“神秘”的存在，事實上，它其實只是宇宙中常見的一種物質，例如太陽、恒星、閃電中都存在等離子體，它占了整個宇宙的99%。最常見的等離子體是高溫電離氣體，如電弧、霓虹燈和日光燈中的發(fā)光氣體，又如閃電、極光等。而在地球上，等離子體物質遠比固體、液體、氣體物質少，需要通過人工方式合成和應用。
等離子體是由物質微觀組成中的原子或分子被電離后形成的電中性氣態(tài)物質，被認為是物質除固體、氣體、液體外的“第四態(tài)”。根據熱力學狀態(tài)的不同和粒子溫度的相對高低，等離子體可分為熱等離子體和冷等離子體。
冷等離子體又統稱為低溫等離子體，其含有“離子態(tài)的”高能電子、自由基等活性粒子，已被發(fā)現具備許多活化特性，并在低溫狀態(tài)下營造，可極大的降低成本，近年來低溫等離子體技術正被生物醫(yī)學、材料處理、能源轉化、環(huán)境治理、航空航天、農業(yè)食品等眾多領域重視。
低溫等離子體中包含有大量帶電粒子(OH−、H3O+等)、活性氧(ROS)、活性氮(RNS)、激發(fā)態(tài)的O2和N2，以及紫外線。除了紫外輻射殺菌作用外，這些高能電子及自由基等活性基團都有殺菌作用，對空氣中浮游菌、物體表面附著菌擁有良好的殺滅效果。
近年來，中科院合肥研究院智能所黃青研究員帶領課題組研究人員在低溫等離子體微生物消殺機理及應用方面做了系統的研究工作。他們提出利用大氣壓低溫等離子體(CAP)射流和由此產生的等離子體活化水(PAW)相結合的滅菌處理方式，并以處理兩種典型真菌(酵母菌和黃曲霉菌)為例，深入研究了大氣壓低溫等離子體，等離子體活化水以及兩者聯合滅菌機理。
他們發(fā)現，等離子體與等離子體活化水聯合處理具有協同效應，能夠有效提高殺菌效率。為了闡明這種協同作用機制，他們進一步研究了兩者產生的RONS(·OH，1O2，H2O2，ONOO-，NO2-，NO3-)情況，特別探討了不同處理方式下，胞內各種RONS(·OH，1O2，H2O2，NO，ONOO-)變化情況。
研究發(fā)現，在單獨等離子體射流處理下，主要是ROS起作用，·OH和1O2能夠通過破壞壁膜結構導致真菌失活；而單獨等離子體活化水并不能直接導致真菌壁膜損傷，但是容易導致真菌處于一種不可培養(yǎng)狀態(tài)(VBNC)。等離子體與等離子體活化水的聯合處理具有協同效應，這是因為在第一階段等離子體處理下，真菌的壁膜結構收到損傷；而在隨后的等離子體活化水處理中，更多的1O2和ONOO- 進入細胞，并對線粒體和能量代謝系統造成不可逆損傷，從而導致真菌失活。
該研究提供了一種高效利用低溫等離子體聯合等離子體活化水來提高真菌微生物殺滅效率的方法。相關研究成果已被國際著名期刊 Chemical Engineering Journal 接收發(fā)表。
(資料來源：中國科學院合肥物質科學研究院)
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